补给水泵电机变频改造在肇庆电厂的应用

蒋厚田

摘 要：众所周知，环保、节能始终是企业可持续发展永恒不变的话题。发电厂为了降低厂用电率，全面提高机组经济效益，开展辅机节能降耗的工作势在必行。肇庆电厂根据自身设备实际状况，从安全、節能的角度出发，对#1补给水泵进行了变频改造，通过改造前后的对比分析，节能降耗成效显著。

关键词：补给水泵；电机变频；节能改造

中图分类号：TK223 文献标识码：A

1 工程概述

1.1 国电肇庆电厂一期工程建设2×350MW抽凝式燃煤热电联产机组，采用2台350MW超临界、中间再热、抽汽凝汽式汽轮发电机组，配套2台1150t/h超临界一次中间再热煤粉锅炉，同步建设供热系统进行集中供热。公司配套建设脱硫脱硝系统，应用等离子点火及稳燃、固态干排渣等14项国内外成熟的先进技术，率先引进国际领先的微藻养殖固碳技术，通过微藻养殖吸收二氧化碳，排放氧气，改善空气质量，并与其他企业在废水、废热循环利用、灰渣综合利用等方面开展合作，保护生态环境，促进可持续发展。公司符合国家“热电冷联供”、“上大压小，节能减排”的电力产业政策和国家环保标准，公司现已投入商业运营。

1.2 肇庆电厂取水流程

北江水经重力引水管、补给水池、补给水泵、补给水管进入水质净化系统。补给水管道同时设置旁路管道，水质较好时原水可直接通过旁路管道用作机组循环冷却系统的补给水。在洪水期水质较差时，原水须经过絮凝沉淀池处理后才可用作机组循环冷却系统的补给水。

2 补给水泵变频改造前概况

2.1 补给水泵及其配套电机参数（表1）

2.2 补给水泵运行概述

补给水泵房一期安装有三台补给水泵，配套电机功率均为132kW。全年长时间运行，正常情况下运行方式为一运两备，当两台机组运行且带高负荷时会间断增加一台补给水泵运行。补给水泵后端设计两套絮凝沉淀池，处理水量为2×1000m3/h，化学值班员根据机组用水需求控制补给水泵出口门开度，确保取用水平衡。目前，运行人员采用调整泵出口门开度控制取水量，这种操作方式的缺点是无法调整驱动电机的转速和达到按比例节能的目的，从而造成了运行中辅机调节特性差及电能的大量浪费。

3 补给水泵变频改造及运行操作说明

3.1 补给水泵变频改造概况

经公司领导同意，现已对#1补给水泵进行了变频改造。#1补给水泵变频器厂家为施耐德，变频器型号为ATV71-132kW，变频器容量为132kW。该变频器尺寸为105×35×38mm，变频器控制柜尺寸为230×80×60mm，控制柜安装在380V补给水泵房PCA段母线抽屉柜旁边。在#1补给水泵的电源开关输出端与电机之间加装变频器。变频器以总线控制，敷设一根15m长的通讯线至补给水泵配电室内的通讯柜上，用以传输控制及反馈信号。在变频器盘柜顶部安装排风扇，盘柜下部离地300mm处，开300×200mm的进风口，并加装过滤棉防尘。用风扇将变频器内部热量不断地排放到室外。

3.2 补给水泵变频操作说明

3.2.1 #1补给水泵电机停送电操作步骤不变，只是在变频器柜内增加了一个风机电源小开关，在将电源框架开关送电后，还必须合上变频器柜内风机电源小空开（风机安装在变频器柜顶部）；停电时只需将电源框架开关停电即可，变频器风机电源小开关除特别要求需将其断开外，一般都保持在合闸位置。

3.2.2 #1补给水泵送电后，DCS上变频器状态仍处于失电状态（变频器显示黄色），这是正常现象，是由于还未合上该泵电源框架开关的原因。

3.2.3 变频器运行频率范围在30Hz～ 50Hz，启动频率为30Hz。启动后加减频率速度要缓慢，变频器跟踪频率有一定延时。

3.2.4 严禁用高压摇表测量变频器的输出绝缘，这样会使功率单元中的开关器件损坏。如果要对电机进行绝缘测试，应首先通知检修人员将变频器连接电机的电缆解开，再用摇表测试电缆及电机绝缘。

3.2.5 变频器运行环境温度尽量保持在30℃以下。如果变频器风机故障停运，应立即切换泵运行，将#1补给水泵停电处理风机正常后再投运。

4 补给水泵变频改造前、后各参数对比

4.1 改造前通过阀门开度改变水量、压力、电流等参数对照表（表2）

表2

阀门

开度 压力

（MPa） 电流

（A） 流量

（m?/h）

15% 0.18 187.16 506

20% 0.19 194.42 700

25% 0.20 201.4 900

30% 0.20 207.6 1150

35% 0.21 212.5 1381

4.2 改造后通过频率变化改变水量、压力、电流等参数对照表（表3）

表3

频率

（Hz） 压力

（MPa） 电流

（A） 流量

（m?/h）

31 0.17 45.42 420

35 0.18 68.47 680

40 0.18 94.63 860

45 0.19 139.9 1100

50 0.20 187.3 1380

4.3 工频和变频控制下运行120小时电流、电量统计对照表（表4）

5 补给水泵变频改造后的节能情况

5.1 节约耗电量、电费：补给水泵工频运行日耗电按2807.88千瓦时计算，年耗电=2807.88×365=1024876.2千瓦时；补给水泵变频运行日耗电按1871.92千瓦时计算，年耗电=1871.92×365=683250.8千瓦时。补给水泵采用变频运行年节约电量=1024876.2-683250.8=341625.4千瓦时，电费按0.5元/千瓦时计算，一年节约电费17.08万元。

5.2 补给水泵变频改造后，补给水泵出口门全开，大大减小了水的阻力损耗。由于水泵的驱动电机在变频状态下工作，工作频率在不断的变化中，使水泵的固有共振频率与工作频率一致，从而避免了共振现象的产生，保证了运行设备安全并达到了辅机节能的效果。

5.3 补给水泵采用变频调速后，驱动电机基本工作在30Hz～50Hz的频率范围内，相对降低了水泵的转速。采用变频后电机实现了软启动，可以在低速低电压启动，直至达到工作电流为止。一旦频率和电压的关系建立，变频器就可以按照V/f或矢量控制方式带动负载进行工作，几乎对系统没有冲击。同时，启动时的缓慢升速过程也使得整套机械设备的零部件、密封和轴承等的使用寿命大大延长。出口门的使用寿命大大延长，使检修维护工作量减少，更降低了检修工作的强度和费用。

结语

贯彻国家关于节能的方针、政策，加强节能管理工作是每个企业的当务之急，环保、节能工作任重道远。肇庆电厂立足自身实际情况，狠抓辅机的节能降耗工作，从根本上杜绝了“跑、冒、漏、滴”等现象，全面提高了设备利用效率、不断增强了行业竞争力；肇庆电厂始终坚持以科学发展观为指导，坚持节约优先、效益为本的原则，始终坚持以能耗对标、设备治理、技术提升等为途径，不断提升节能管理水平。诚然，只有建立完善的节能管理体系，才能实现机组主要能耗指标在全国同类机组中处于领先水平，才能从根本上降低发电成本，提高市场核心竞争力。

参考文献

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[2]吴昌斌.变频器控制在水泵中的应用与节能分析[J].包装与食品机械，2014（03）.

[3]林汉海.变频器原理及其在工业节能降耗中的作用[J].产业与科技论坛，2011（02）.